Способ совместного дешифрирования зональных инфракрасных аэроснимков и устройство для его осуществления

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1830133 601 С 11/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕН оисеетоды огозо- Много- вания сним 6 Иэо шифрир рическ способа ческого (ИК) аэрЦел точност дешифр ракрасн к области дех фотограмметконкретно - к икрофотометри- инфракрасных е относит нимков и ботки, а ойствам рировани Пост даря том многосп чающем ных мн тепловиз нального вмещен проекци формиро бретен ования ой обр миус дешиф оснимк ью изоб и и прои ировани ых аэро етения явлзводителья многоспснимков. ется повышение сти совместного ктральных инф(21) 4880018/10(56) Лабутина И.А., Фивенский Ю.И,измерительного дешифрирования мнальных аэрокосмических снимков,/зональные аэрокосмические исследЗемли. М.: Наука, 1981, с.43 - 56.Аковецкий В.И. Дешифрироваников, М.: Недра, 1983, с.95, 358, 374.(54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГОДЕШИФРИРОВАНИЯ МНОГОСПЕКТРАЛЬНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ АЭРОСНИМКОВ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в фотограмметрии, в области микрофотометрического дешифрован ия и нфра красных снимков. Сущн ость изобретения; устройство содержит не менее двух оптических каналов, каждый из которых выполнен с осветителем, снимкодержателем 6, затвором 7, диском 8 с цветными светофильтрами, и обьективом 9, проекционный экран и фотоприемник 14, выход которого последовательно соединен с коммутаторами 15, вычислителем 17 и видеоконтрольным блоком 18, Каналы коммутатора 15 соединены с соответствующими узлами 16 спуска затворов 7. При осуществлении способа устанавливают азроснимки в снимкодержатели 6, Совмещают зональные иэображения аэроснимков на проекционном экране. Производят обнаружение объектов и определяют оптические плотности зональных изображения каждого объекта. Определяют коэффициенты яркости и значения яркостных температур обьектов соответственно на изображениях в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне Ю 1 = (0,8 - 1,4) мкм и среднем инфракрасном спектральном диапазоне Ы 2 =(3,5-13) мкм, Обрабатывают результаты измерений, при этом находят значения коэффициентов теплового излучения объектов и классифицируют объекты с учетом спектрального дешифровочного признака, В качестве спектральных дешифровоцных признаков обьектов в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне изображений используют, соответственно, яркостную температуру и коэффициент теплового излучения объекта, 5 ил. авленная цель достигается благоу, что в способе дешифрирования ектральных ИК аэроснимков, вклюустановку аэроснимков, полученогоспектральным самолетным ором, в снимкодержатели многокаприбора синтеза, оптическое соие зональных изображений на онном экране прибора синтеза с ванием многоспектрального изо 1830133б)эажения 1 Оонару)кение Обьек 1 ОВ Г)ослеДО Ва 1 ельное определение оптических плотностей зональных изображений каждого обьекта, и Обработку результатов 1)эмерений с классификацией обьектов посредством сравнения Определенных и эталоннь)х знач 8- ний спе 10)рального дешифровочного признакс), изменены псЦ)аметры, по котоРым осуществляется класс 1 ерикация элементов 11 зоора)кения, а именно; при классификацииизпсбс)а)1 сения В кас)естве спект- Гтал 1 вНОГО,Г 18 ШифРОВОЧНОГО ПРИЗНВКа ИСПОЛЬ- зу 10 тся не зональные огттические плотности изображений обьекта местности, а коэффиЦиенты теГ 1 лОВОГО излучения (К)И) ООЬВкта, 1)1)ределяемые 81185 и)и 18 с 1(и по измеренным 31)ач 8 ниям 301 гальнь 1 х Оптич 8 ских плотностеи И 301)1)ажвний ООЪекта, ПРИс 18 М ЭВДВЧЗ ОПРВ- де) 811 ия КТИ Обьектов совмешена с задачей 1) ри 11 ятия )ешения О Г 10 Ее)ад 118)кности рассчитаи 1 ых Значений К ГЕИ конкретному Обьек.гу местности, Кроме того изменена 110 слееЕОВатель 11 ость Осуществл 8 ния дейстВий ВО Времени, т,е. пер 8 Д ВВОДОМ В прибор си)гтеза негативов измеряется Величина Све - 08010 ПОТОЕтгт На ПРтт 5 в 1 сЦЕтон)1 овв ЭЕ Ранв В ка)кдом канале прибора синтеза, а после Обнаружения обьекта местности на изобраЖе)ЕИИ ТИПОВОГО ООЬОКТа ВЫДВЛЯЮТ т)тЧВСТОК С изотропной поверхе 1 ость 1 О и на экране прибора синтеза измеряют Вели Еие)у светового потока, прошедшего через этот участок негативного изобра)кения В каждом канале 11 риботе)а синт 8 эа,При осуществлении предложенного сг)особа Г 18 РВД;сттзнОВКОЙ зональных аэРОснимков В снимкодержаГель прибора синте а и Э М 8 Р Я 10 Т СВЕТОВОЙ Г 1 ОТ О К т).)5 ЭЛ Н а ПРОвткцИОННОМ ЭКраНЕ. ПРИ Этам ПРОИЗВО- дится Включе)1 ие пеРВОГО ОГ 1 тическОГО кана с а и )ь)рое 11 ие 1 Втъгово 1"о потока фете 5 Л 1 Выкл 1 очение Г 181)вого канала, ьключение Вто РОГО 10811 стЛа, ИЗМЕРВЕЕИ 8 СВВТОВОГО ПОТОКа йто)Я, ВКЛЮЧВНИ 8 ВТОРОГО Кс 1 нс)Ла И Т,Д. ДЛЯ ГвсОХ ОПТИЧОСКИХ КстнаЛСВ ПРИООЕ)а СИНТЕЗаПосле э 101 О поочередно совмещают ИК 301 зльные аэт)ос 1)имки на Г)риООР 8 синтеза (11.,), сие)теэирук)т В условных цветах мнОГО" СПВКТЕт ВЛЬНОВ ИЗОбРВЖВНИ 8, ДЕШифРИРУЯТ полученные синтезированные изображения по известной двухстадийнсй схеме: обнаружение и )аспОЗКВБ 311 ие. 18 изображения Обьектов местности, которые распознаются только до класса (подкласса), подверга 1 отся м 11 крофотометировтэе 1 и 10 При этом микрО фо 10 метриоовани 10 подлежат толькО изотрг)пные поверх)1 ости обьектов местности с отсутствием влийния теплового излучения от других нагретых обьектов,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для определения зональных оптических плотностей иэображений обьекта измеряют световой поток Ф)5 р 1, прошедший через фотометрируемый участок зональных изобра)кений. При этом проекции измерительной апертуры на фотометрируемый участок изображения при измерениях не пересека)отся. Измерения выполняют равномерно вдоль строки сканирования в пределах всего участка детали обьекта, избегая его краев. Измерительная апертура имеет квадратную форму и постоянные размеры.Зональную оптическую плотность определяют по формуле где 1 - номер оптического канала.Для определения коэффициентов яркости (К)1) ф обьекта (детали обьекта) во всех рабочих каналах многоспектрального самолетного тепловизора (СТВ), расположенных В ближней ИК области Ю=(0,8.1,4) мкм, используют следующую формулу: 1=(0,25 Апр 1 О 1 Я 1 То 1 Ео 1)- Х 1("Е оХ - -- 1.4 - О о 1, Квт 1 а значения яркостнь 1 х температур Т 551 во всех рабочих каналах многоспектрального СТВ, расположенных в средней ИК области ЬЬ (3,513) мкм, определяют по формуле втт(ОвтО - -р - ) - Йквт где А сдлина волныизлучения, мкм;С 1 = 3,741510 Вт см 2 мкм 4 - перваяпостоянная функции Планка;С 2 = ,43879 . 10 мкм К - вторая посто 4янная функции Планка;Оо - напряжение на входе электроннолучевой трубки (ЭЛТ), В, соответствующееизлому сенситометрической кривой в точкео,ее )УкНо =- 10 /Яо,ее,где Бо,е 5 - светочувствительность аэрофотопленки, ед. ГОСТ,ук - коэффициент контрастности аэрофОТОГЕЛВН КИ;1.)1 - оптическая плотность изображения;1830133 Оо - плотность вуали аэрофотопленки;уп - коэффициент нелинейности люминофора ЭЛТ;Ос 1 - напряжение уровня привязки, В;Квт - коэффициент передачи видеотракта;О - относительное отверстие объектива;Апр - площадь приемника излучения,см; 10То - Хопт Тат - произведение коэффициентов пропускания оптической системы иатмосферы;Я - чувствительность приемника излучения, В/Вт; 15- номер канала многоспектральногоСТВ в ближнем или среднем ИК спектральном диапазоне,Одна и та же яркостная температура Тяможет принадлежать большему количеству 20объектов с различными коэффициентамитеплового излучения е и истинными температурами Т:(4) Тя где Х - вектор признаков, рассчитанных значений коэффициентов теплового излучения(КТИ) и коэффициентов яркости(КЯ) обь ектов, р - вектор математическихожиданий КТИ и КЯ обьектов, входящих в класса(подкласс) дешифрируемого обьекта, Х - ковариационная матрица среднеквадратических отклонений КТИ и КЯ обьектов,Данный способ реализуется устройством, принцип действия которого пояснен чертежами, на которых: фиг.1 - оптическая схема одного канала прибора синтеза; фиг.2 - функциональная схема устройства; фиг,3 - структурная схема блока вычисления коэффициента яркости в -м канале ближнего ИК спектрального диапазона; фиг.4 - структурная схема блока вычисления яркостной температуры в 1-м канале среднего ИК спек трального диапазона; фиг.5 (5,1, 5,2) - структурная схема вычислителя устройства, реализующего предложенный способ,Оптическая схема одного канала прибора синтеза представлена на фиг,1. Она со(5) а объекта в оложенного и.температуКТИ объекктрального С 2 Т - Т где 4 ф - эффективная длина волны, мкм.Поэтому задача определения КТИ объекта совмещена с задачей принятия решения о принадлежности рассчитанных значений КТИ конкретному объекту в 1, для которого заранее известны КТИ. Для чего после определения яркостных температур Тя вводят гп значений КТИ иодля в объектов, входящих в класс (подкласс) объектов, до которого распознан дешифрируемый объект. При этом вводится а значений КТИ ек только для одного рабочего канала СТВ, расположенного по спектру в средней ИК области. Истинные температуры Т для пт обьектов вычисляются по формуле где Тяк - яркостная температур к-ом рабочем канале СТВ, расп по спектру в средней ИК областПо рассчитанным истинным рам для а объектов определяют тов в и-м каналах многоспе СТВ по формуле Решение о принадлежности объекту рассчитанных значений коэффициентов яркости (в ближней ИК области) и коэффициентов теплового излучения (в средней ИК области) принимается тогда, когда плотность распределения вероятности вектора признаков(коэффициентов яркоати и коэффициентов теплового излучения) Х для обьекта й превосходит плотностираспределения вероятностей признаков Хд других объектов, входящих в подкласс дешифрируемого обьекта: р(Х/Н)щах р(Х 9/Н), , 9 =1,т. (7)9 71,Плотность распределения вероятности вектора признаков Х при условии ИК азросъемки и-канальном СТВ (гипотеза Нг) определяется следующим выражением р(Х 1/Нп) = (2 л) "Х1 2 ехр - (х -держит осветительный блок (включающий рефлектор 1, галогенную лампу 2, теплозащитный фильтр 3, конденсатор 4), снимкодержатель б, автономный затвор 7, диск с цветными 8 и нейтральными 10 светофильтрами, обьектив 9, зеркало 11, проекционный экран (включающий просветный экран 12, линзу Френеля 13),При.этом для получения равномерности освещения проекционного экрана введеноматовое стекло 5, которое должно быть на 1,2 - 2 см больше формата негатива и располагаться От Галогенной лампы 2 на расстоянии равном 1,5-2 диагонали негатива, Эотог 3 р 3 г 1883(гл 3( 14 расположен в непосредственной близости от линзы Френеля 13 с воэможностью перемещаться в плоскостях, параллельнь 3 х плоскости экрана,(ЗгУНК 3(ИОНаЛЬНаЯ СХЕМа УСтРОйСтВа, РЕ- элизу(ощая данный сг 30 соб представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения: 14 - фотоприемник, 15 - электронный коммутатор, 16 - электромагнит спуска затвора оптического канала прибора синтеза, 17вычлслитель - 18 - видеоконтрольное УСТРО 39 СТВО.Структур 33 аг 3 схема вычислителя 17, способного Определять принадлежность рассчитываемь(х коэффициентов яркости,о и коэффиЦие 3 гтов теГ(ловОГО излуч 8 ния О Объектов местности, входя(цих в класс (подкласс) дЕШ фр(г 3 ру 880 ГО ООЬЕКТа, КОНКр 8 ТНОМу Объекту М, представг 38 на на фгиГ,Ь,1 и 5,2. На ф 39 Г,5. 3 ислО 46 обознаен б 30 к выцис(38- ния коэчэф:90 гиснта Яркости р% в 3-8 каналеближнего ИК сг 3 ектраль 33 ого диапазона, структурная схема которого представлена 338 гг 3 гиг.,".;. На фиг.5,1 г(исг 3 ом 47 обознацен б 30 к вычисления ЙргкОст 3(оь 9 температуры Тя в 3-ь 1 канале соеднего ИГ спектрального диапазона, структурная схема которого предстаг 3333 ена на фиГ,4, 3 а фиГ,3.5 принять следу 3 огцие обозначения: 19 - сумматор, 20 - делительное устройство, 21 - умножитель на постоянный коэффициентП 10, 22 - фун 5 10 15 20 30 35 кциональный преобразователь ехр, 23 - умножитель 338 постоянныЙ коэффициент Оо, 24- задатчик вели чины Вг 9, 25- умножитель 33 а постоянный кОэффиЦиент ( 1), 26 задет" цик велицины 1 гк, 27 - умножитель на посто янный коэффглциент угг, 28-задатчик величины К(37, 29-задатцик величины Оо, 30 - задатчик веГ 33333133 ь( о, 31 - умнОжитель на пос(рй гный козфф(1 цие 339 Я, 3: - задатцик велИчиНЫ г":О, 33 - уггмгножИтельНОе устройС БО, 34 - умножитель на постоЯнный козффигциент - ,(9 п 36 - умножитель на постоянный Коэфг 3,ИЦ;.383(г Я 37 - :.(8 НОЖИТЕЛЬ 3 Га Постоянный коэффициент (, г, 38 задатчик еди- нич 33 ОГО алектрическОГО сиГнала, 39 умножитель на пОстОйнный коэффици 8 нтФСр АО - ум ож 31 т 833 Ь на постоянный коэффициент А, 41 - . Квадратор, 42 - задатчик воли(лны 3,43- интегратор,44- компаратор,45 55 - функцг,(онаЛЬНЫ 31 ПрЕОбраЗОВаТЕЛЬ фунК 3 гии 39 46 - Олок вычглсл 8 ния параметра ф, 47 - Олбк вычглсления пара 88 трз тя, 48 - Зада, 3 ИК ВЕЛИЧгЛНЫ Ляф, 49 - фуНКцИОНаЛЬный преобразователь функции 1 и, 50 - эадатцик величины к, 51 - блок вычисления плотности распределения вероятности вектора признаков Х 3 для обьекта 033, 52 - блок хранения величины Фпад, 53 - блок хранения величины Ф 39 р 3,54-56 - блоки промежуточных расчетов. Данная схема вычислителя 17 может быть реализована на цифровых или аналоговых элементах известными способами.Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом, Перед установкой негативных аэроснимков в снимкодеркатели 6 (фиг,1) измеряют световые потоки (1 Ъяд на проекционном аэкране прибора синтеза при помощи фотоприемника 14 (фиг.1). При этом первое измерение производят при включенном (открытом) затворе в первом оптическом канале, второе измерение - при выключенном первом и вкл(оченном втором затворе прибора синтеза, и т,д. Перекл 3 очение затворов осуществляют при помощи коммутатора 15 (фиг,2), ИзмеРенные значениЯ (1939 ад "записывают" в блоки хранения 52 (фиг,5,1) вычислителя.При микрофотометрировании негативных зональных изображений объекта измеряют световой поток Ф 39 р 3, прошедший через фотометрируемый участок зональных изображений, Измерения проводят одинаково, но при этом измеренные во всех каналах значения записывают в блоки хранения 53 (фиг.5.1) вычислителя, Вычислитель производит расчет коэффициентов яркости и коэффициентов теплового излуцения всех объектов, входящих в класс (подкласс) дешифрируемого объекта, определяет величины плотностей распределения вероятности векторов признаков Х в блоках 51 (фиг.5.2.), сравнивает полученные значения р(Х/Нп) в компараторе 44. На видеоконтрольное устройство 18 (фиг,2) поступает сигнал о номере обьекта, который имеет максимальную плотность р/Н,), т,е. производится установле 33 ие принадлежности вектора признаков Х (коэффициентов яркости и коэффициентов теплового излучения) конкретному обьекту (опознавание обьекта),Использование предлагаемого способа дает возможность повысить вероятность распознавания объектов местности за счет получения дополнительного дешифровочного признака в виде коэффициентов теплового излучения обьектов, а также увеличит оперативность дешиФрирования эа счет устранения трудозатрат, связанных с перестановкой зональных аэроснимков, 1830133Формула изобретения 1. Способ совместного дешифрирования зональных инфракрасных аэроснимков, включающий установку аэроснимков, полученных многоспектральным самолетным тепловизором; в снимкодержатели многоканального прибора синтеза, оптическое совмещение зональных изображений аэроснимков на проекционном экране прибора синтеза с формированием многоспектрального изображения, обнаружение объектов, последовательное определение оптических плотностей зональных изображений каждого объекта и обработку результатов измерений с классификацией объектов посредством сравнения определенных и эталонных значений спектрального дешифровочного признака, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, при определении оптической плотности измеряют световой поток на проекционном экране в каждом канале прибора синтеза перед установкой аэросников в снимкодержатели и световой поток, прошедший через участок зонального изображения обнаруженного объекта, с учетом полученных значений оптической плотности определяют коэффициенты яркости и значения яркостных температур каждого объекта соответственно на изображениях в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне Ю" 0,8 - 1.4 мкм и среднем инфракрасном спектральном диапазоне В= 3,5 - 13 мкм, а при обработке результатов измерений находят значения коэффициентов теплового излучения каждого объекта, при этом в 5 качестве спектральных дешифровочныхпризнаков объектов в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах изображений используют соответственно яркостную температуру и коэффициент теплового излуче ния объекта.2. Устройство для совместного дешифрирования зональных инфракрасных аэроснимков, содЕржащее пульт управления, проекционный экран и не менее двух опти ческих каналов, каждый из которых содержит последовательно расположенные осветительный блок, снимкодержатель, затвор с узлом спуска, диски с цветными и нейтральными светофильтрами, объектив и 20 зеркало, отличающееся тем, что, сцелью повышения точности и производительности, оно снабжено последовательно соединенными фотоприемником, коммутатором, соответствующий канал которого со единенс соответствующими узлами спусказатворов, вычислителем и видеоконтрольным блоком, причем фотоприемник размещен за проекционным экраном и выполнен с возможностью перемещения в плоскости, 30 параллельной плоскости экрана, а каждыйоптический канал выполнен с матовым стеклом, расположенным между осветительным блоком и затвором, 18301331830133 акто льнико Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производств здательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2493 ВНИИПИ Госуда Составитель С, ЮмашевТехред М,Моргентал Корректор Г. Кос 1фр аз